叶轮轴毕业设计

篇一:通风机毕业设计

摘要

研究设计一个好的风机对节能有很重大的意义。合理的设计、选择和使用通风机,关系到矿井的安全生产和煤矿职工的身体健康,对矿井的主要技术经济指标也有一定影响。本设计查阅有关轴流式通风机设计的技术资料,严格执行相应的国家或国际标准,参照现有的在实际应用的轴流风机设计加工的图纸,对相应的尺寸、技术要求等取经验值。采用了目前国内外对于中、高压轴流式通风机设计中广泛应用的叶栅设计法进行叶片叶型的设计。引入了计算机辅助设计,专门编制了相应的计算机应用程序,来自动进行验算,最后直接得到计算结果。采用扭曲机翼型叶片,气动效率高,节能效果极为显著;叶片安装角度可调,可根据矿井生产的变化,随时调节风机状况。

关键词:轴流式通风机;动叶可调;计算机辅助设计;平面叶栅设计法

ABSTRACT

The research and design a good fan of the energy has a tremendous significa-nce. Reasonable design, selection and use of a fan, put a great impact on the mine's safety and physical health of miners,as well as on the mine's main technical and economic indicators. The design of axial fl-ow fan design access to technical information, strict implementation of re-levant national or international standards, reference to the practical applic-ation of the existing axial fan design and processing of the drawings, the size of the corresponding technical requi-rements from experience the va-lue . For use at home and abroad in the design of high-pressure axial fa-n blade

叶轮轴毕业设计

design widely used method BLADE design.The introduction of c-omputer-aided design, specifically the preparation of the c-orresponding c-omputer applications to automatic checking, the final results dir-ectly. Usi-ng twisted aerofoil blades, aerodynamic efficiency, energy conservation is the most effective; blade angle can be adjusted, according to changes in mine production, adjust fan status at any time.

Keywords: Axial fan; Blade adjustable; computer-aided design; Cascade

Design

目录

摘要 ..................................................... I ABSTRACT ............................................ II 目录 ................................................... III 1 绪论 ................................................... 1

1.1 通风机综述 ...................................... 1

1.1.1 通风机的分类 ............................ 1

1.1.2 通风机的主要参数 ........................ 2

1.1.3 通风机发展 .............................. 2

1.2 轴流式通风机 .................................... 5

1.2.1 轴流通风机原理 .......................... 5

1.2.2 轴流通风机基本结构 ...................... 6

1.3 毕业设计综述 .................................... 7

1.3.1 设计任务 ................................ 7

1.3.2 主要问题及解决方法 ...................... 8

1.3.3 设计成果及风机优点 ...................... 9

2 方案选择 ............................................. 11

2.1主要结构方案比较 ................................ 11

2.2 方案的确定 ..................................... 13

3 设计计算 ............................................. 15

3.1 设计计算过程 ................................... 15

3.1.1 主要结构参数的设计计算 ................. 15

3.1.2 叶型参数的设计计算 ..................... 18

3.2 应用程序设计 ................................... 22

3.2.1 程序介绍 ............................... 23

3.2.2 程序主函数 ............................. 23

3.2.3 程序运行截图 ........................... 23

4 强度校核 ............................................. 26

4.1 动叶片结构设计 ................................. 27

4.2 支杆强度校核 ................................... 27

4.2.1 由离心力引起的应力 ..................... 27

4.2.2 由气流载荷力引起的应力 ................. 32

4.2.3 强度校核 ............................... 34

4.3 叶轮结构设计 ................................... 34

4.4 轮盘强度校核 ................................... 35

4.4.1 支杆及螺母等质量及离心力的计算 ......... 35

4.4.2 轮盘强度的校核 ......................... 36

4.5 应用程序设计 ................................... 38

4.5.1 程序介绍 ............................... 38

4.5.2 主程序 ................................. 38

4.5.3 程序运行截图 ........................... 38

4.6校核结论 ........................................ 39

5 其他零部件设计 ...................................... 41

5.1 集流器 ......................................... 41

5.2 整流体和扩散筒 ................................. 42

参考文献 ............................................... 44 致谢 .................................................... 45 附录一 .................................. 错误!未定义书签。

外文翻译 ........................... 错误!未定义书签。

附录二 .................................. 错误!未定义书签。

部分程序代码及运算结果 ............. 错误!未定义书签。

1 绪论

在煤矿井下开采时,不但煤层中所含的有毒有害气体(如等CH4、CO、H2、SCO2等)会大量涌出,而且伴随着采煤过程还会产生大量易燃易爆的煤尘;同时,由于地热和机电设备散发的热量,石井下的空气温度和湿度也随之升高。这些有毒的气体、过高的温度以及容易引起爆炸的煤尘和瓦斯,不但严重影响井下工作人员的身体健康,而且对矿井安全也产生了很大的威胁。因此,通风在煤矿生产作业中具有不可忽视的作用。

矿井通风的主要动力是通风机。通风机是用于输送气体的机械,从能量的观点来看,它是把原动机的机械能转变为气体能量的一种机械。可以说它是矿井的“肺脏”。其日夜不停地运转,加之其功率大,因此其能耗很大。据统计,全国部属煤矿主要通机平均电耗约占矿井电耗的16%。风机用电约占全国发电量的10%;另据1988年原冶金部的规划资料,我国金属矿山的风机用电量占采矿用电的30%;钢铁工业的风机用电量占其生产用电的20% ;煤炭工业的风机用电量占全国煤炭工业用电的17%。除此之外,输送气体的各种风机在冶炼厂的输送空气,工厂车间、居民住房、影剧院、宾馆以等的通风和降温方面也有广泛的应用。由此可见,风机节能在国民经济各部门中的地位和作用是举足轻重的。因此研究设计一个好的风机对节能有很重大的意义。所以合理的设计、选择和使用通风机,不仅关系到矿井的安全生产和煤矿职工的身体健康,而且对矿井的主要技术经济指标也有一定影响,并且对加快四化建设也有十分重要的意义。

1.1 通风机综述

1.1.1 通风机的分类

篇二:关于水泵的毕业设计

前言

劳动人民在与自然界的斗争中创造了最原始的提水工具,如水车、辘轳等,这些就是水泵的雏形。随着生产的发展和对自然规律的认识和掌握,这些原始的提水工具就发展成为现代的泵。

现在,水泵作为一种通用机械,在国民经济各个领域中都得到了广泛的应用。农业的灌溉和排涝,城市的给水和排水都需要泵。在工业的各个部门中,泵更是不可缺少的设备。如在动力工业中需要锅炉给水泵、强制循环泵、循环水泵、冷凝泵、灰渣泵、疏水泵、燃油泵;在采矿工业中需要矿山排水泵、水砂冲填泵、水采泵、煤水泵;在石油工业中需要泥浆泵、注水泵、深井采油泵、输油泵、石油炼制用泵等;在化学工业中需要耐腐蚀泵、比例泵、计量泵等;在交通运输工业中需要燃油泵、喷油泵、润滑油泵、液压泵等。由此可见泵在工业中起到举足轻重的作用。以前,泵只用来输送常温清水,所以常把泵称为水泵。但是,现在这个概念已经不十分确切了。

据国家有关部门统计,离心泵每年的耗电量占总发电量的10% 。叶轮机械主要的能量转换是在叶轮中完成的,因此设计高效率的叶轮对离心泵的节能降耗有重要意义。随着计算机技术和数值计算方法的飞速发展,CFD(计算流体力学)对离心泵流场分析结果的可信度逐增强,其分析结果运用于工程实践是可靠的。本文在总结传统设计理论的优缺点后,引出现代运用计算机技术和数值计算理论的离心式水泵的叶轮结构设计方法,即速度系数设计法。

在目前世界能源日趋紧张的形势下,降低泵的能量损失,提高它的效率是一个更加有意义的事情。叶轮是离心泵最重要的部件,在某种意义上来说离心泵的优化问题就是对叶轮的优化。所以把对离心泵叶轮的优化作为本文研究内容。

本文主要对离心式水泵的叶轮结构进行设计,首先弄清离心泵工作性能的主要参数,需要设计叶轮结构的各部分尺寸,在叶轮设计过程中对泵的性能影响较大的参数主要有:叶轮进、出口直径D0和D2,叶片的进、出口宽度b1、b2,叶片的进、出口安装角?1、?2等6个参数。所以合理设计这些参数非常重要。同时在设计过程中对叶轮的强度进行计算,在工作过程中,离心泵零件承受各种外力的作用,使零件产生变形和破坏,而零件依靠自身的尺寸和材料性能来反抗变形。一般,把零件抵抗变形的能力叫做刚度,把零件抵抗破坏的能力叫强度。所以,在设计离心泵叶轮时,应使零件具有足够的强度和刚度,以提高泵运行的可靠性和寿命。叶轮的强度计算主要分为叶轮盖板强度、叶片强度和轮毂强度三

部分。叶轮的绘型和叶轮的技术要求也是相当重要的,这是保证叶轮正确叶片形状的必要前提。

最后,通过建立数字模型对叶轮结构进行优化设计。

1 离心泵叶轮结构

叶轮机械主要的能量转换是在叶轮中完成的,因此设计高效率的叶轮对离心泵的节能降耗有重要意义。叶轮是离心泵的最重要的零部件,在某种意义上来说离心泵的优化问题就是对叶轮的优化。所以设计经济合理的离心泵叶轮结构至关重要。

1.1 叶轮

叶轮是离心泵最主要的零部件,叶轮是将来自原动机的能量传递给液体的零件,液体流经叶轮后能量增加。叶轮一般由前盖板、后盖板、叶片和轮毂组成。图1-1 a所示的这种叶轮叫闭式叶轮;如果叶轮没有前盖板,就叫半开式叶轮,如图1-1 b所示。没有前盖板、也没有后盖板的叶轮叫开式叶轮,开式叶轮在一般情况下很少采用。

叶片后盖板

a ) b )

图1-1 离心泵的叶轮

a) 闭式叶轮b) 半开式叶轮 Fig.1-1 Leave leaf's round of heart pump a) Shut type leaf round b) The half open type leaf's round

1.2 离心泵的主要性能参数

离心泵上都有标牌,标牌上标明了泵的型号、主要参数和指标。表示泵工作性能的参数叫泵的性能参数,如流量Q、扬程H、转速n、功率N、效率?、汽蚀余量?h(或吸上真空度Hs)等。

1.2.1 叶轮的主要设计参数

在叶轮设计过程中对泵的性能影响较大的参数主要有:叶轮进、出口直径D0和D2,叶片的进、出口宽度b1、b2,叶片的进、出口安装角?1、?2等6个参数。所以合理设计这些参数非常重要。

1.2.2液体在离心泵叶轮里的流动

离心泵工作时,液体一方面随着叶轮一起旋转,同时转动着的叶轮里向外流。液体随着叶轮的旋转运动称为圆周运动,其速度称为圆周速度,用u表示。液体从旋转着的叶轮里向外的流动称为相对运动,其速度称为相对速度,用?表示。液体相对于泵体的运动称为绝对运动,其速度称为绝对速度,用?表示。绝对速度?的向量等于圆周速度u和相对速度?的向量和,即

???

??u?? (2-1)

?

2 离心泵叶轮的设计计算

根据前面的介绍及结合实际情况离心式水泵的叶轮的设计方法有两种即相似设计法和速度系数设计法。用相似设计法虽然很方便,但是,它只能保持原有水力模型的水平。因此,在采用相似设计法时,必须结合模型实验,不断分析和改进原有模型不足之处,才能逐步提高产品水平。所以,综合考虑采用速度系数设计法是比较合理的。

2.1 速度系数设计法

2.1.1 速度系数设计法的导出

由公式

?1p?2pu1pu2p?2p

可知,相似泵在相似工况下,相应速度比相等。能????

?1m?2mu1mu2m?2m

不能由此找出一种设计离心泵的方法呢?

两台相似的泵在相似的工况下,由公式

HpHm

?(

D2pnpD2mnm

)2可知:

HmnD

?(m)2(m)2 HpnpDp

如果取D为各自的叶轮外径D2,则上式可写为:

222HmnmD2um

?22m?22

HpnpD2pu2p

上式可改写为:

u

22p

22u2u2mm?Hp?2gHP

Hm2gHm

u2p?

式中 Hm和u2m——模型泵的扬程和叶轮出口圆周速度,Hm和u2m是已知的。 令

?Ku2

篇三:搅拌器毕业设计--(很实用)

搅拌器毕业设计

第一章 绪论

搅拌可以使两种或多种不同的物质在彼此之中互相分散,从而达到均匀混合;也可以加速传热和传质过程。在工业生产中,搅拌操作时从化学工业开始的,围绕食品、纤维、造纸、石油、水处理等,作为工艺过程的一部分而被广泛应用。

搅拌操作分为机械搅拌与气流搅拌。气流搅拌是利用气体鼓泡通过液体层,对液体产生搅拌作用,或使气泡群一密集状态上升借所谓上升作用促进液体产生对流循环。与机械搅拌相比,仅气泡的作用对液体进行的搅拌时比较弱的,对于几千毫帕·秒以上的高粘度液体是难于使用的。但气流搅拌无运动部件,所以在处理腐蚀性液体,高温高压条件下的反应液体的搅拌时比较便利的。在工业生产中,大多数的搅拌操作均系机械搅拌,以中、低压立式钢制容器的搅拌设备为主。搅拌设备主要由搅拌装置、轴封和搅拌罐三大部分组成。其结构形式如下:(结构图)

第一节 搅拌设备在工业生产中的应用范围很广,尤其是化学工业中,很多的化工生产都或多或少地应用着搅拌操作。搅拌设备在许多场合时作为反应器来应用的。例如在三大合成材料的生产中,搅拌设备作为反应器约占反应器总数的99%。。搅拌设备的应用范围之所以这样广泛,还因搅拌设备操作条件(如浓度、温度、停留时间等)的可控范围较广,又能适应多样化的生产。

搅拌设备的作用如下:①使物料混合均匀;②使气体在液相中很好的

分散;③使固体粒子(如催化剂)在液相中均匀的悬浮;④使不相溶的另一液相均匀悬浮或充分乳化;⑤强化相间的传质(如吸收等);⑥强化传热。

搅拌设备在石油化工生产中被用于物料混合、溶解、传热、植被悬浮液、聚合反应、制备催化剂等。例如石油工业中,异种原油的混合调整和精制,汽油中添加四乙基铅等添加物而进行混合使原料液或产品均匀化。化工生产中,制造苯乙烯、乙烯、高压聚乙烯、聚丙烯、合成橡胶、苯胺燃料和油漆颜料等工艺过程,都装备着各种型式的搅拌设备。

第二节 搅拌物料的种类及特性

搅拌物料的种类主要是指流体。在流体力学中,把流体分为牛顿型和非牛顿型。非牛顿型流体又分为宾汉塑性流体、假塑性流体和胀塑性流体。在搅拌设备中由于搅拌器的作用,而使流体运动。

第三节 搅拌装置的安装形式

搅拌设备可以从不同的角度进行分类,如按工艺用途分、搅拌器结构形式分或按搅拌装置的安装形式分等。一下仅就搅拌装置的各种安装形式进行分类说明。

一、立式容器中心搅拌

将搅拌装置安装在历史设备筒体的中心线上,驱动方式一般为皮带传动和齿轮传动,用普通电机直接联接。一般认为功率3.7kW一下为小型,5.5~22kW为中型。本次设计中所采用的电机功率为18.5kW,故为中型电机。

二、偏心式搅拌

搅拌装置在立式容器上偏心安装,能防止液体在搅拌器附近产生“圆柱状回转区”,可以产生与加挡板时相近似的搅拌效果。搅拌中心偏离容器中心,会使液流在各店所处压力不同,因而使液层间相对运动加强,增加了液层间的湍动,使搅拌效果得到明显的提高。但偏心搅拌容易引起振动,一般用于小型设备上比较适合。

三、倾斜式搅拌

为了防止涡流的产生,对简单的圆筒形或方形敞开的立式设备,可将搅拌器用甲板或卡盘直接安装在设备筒体的上缘,搅拌轴封斜插入筒体内。

此种搅拌设备的搅拌器小型、轻便、结构简单,操作容易,应用范围广。一般采用的功率为0.1~22kW,使用一层或两层桨叶,转速为36~300r/min,常用于药品等稀释、溶解、分散、调和及pH值的调整等。

四、底搅拌

搅拌装置在设备的底部,称为底搅拌设备。底搅拌设备的优点是:搅拌轴短、细,无中间轴承;可用机械密封;易维护、检修、寿命长。底搅拌比上搅拌的轴短而细,轴的稳定性好,既节省原料又节省加工费,而且降低了安装要求。所需的检修空间比上搅拌小,避免了长轴吊装工作,有利于厂房的合理排列和充分利用。由于把笨重的减速机装置和动力装置安放在地面基础上,从而改善了封头的受力状态,同时也便于这些装置的维护和检修。

底搅拌虽然有上述优点,但也有缺点,突出的问题是叶轮下部至轴封处的轴上常有固体物料粘积,时间一长,变成小团物料,混入产品中影响产品质量。为此需用一定量的室温溶剂注入其间,注入速度应大于聚合物颗粒的沉降速度,以防止聚合物沉降结块。另外,检修搅拌器和轴封时,一般均需将腹内物料排净。

五、卧式容器搅拌

搅拌器安装在卧式容器上面,壳降低设备的安装高度,提高搅拌设备的抗震性,改进悬浮液的状态等。可用于搅拌气液非均相系的物料,例如充气搅拌就是采用卧式容器搅拌设备的。

六、卧式双轴搅拌

搅拌器安装在两根平行的轴上,两根轴上的搅拌叶轮不同,轴速也不等,这种搅拌设备主要用于高黏液体。采用卧式双轴搅拌设备的目的是要获得自清洁效果。

七、旁入式搅拌

旁入式搅拌设备是将搅拌装置安装在设备筒体的侧壁上,所以轴封结构是罪费脑筋的。

旁入式搅拌设备,一般用于防止原油储罐泥浆的堆积,用于重油、汽油等的石油制品的均匀搅拌,用于各种液体的混合和防止沉降等。

八、组合式搅拌

有时为了提高混合效率,需要将两种或两种以上形式不同、转速不同的搅拌器组合起来使用,称为组合式搅拌设备。

第二章 搅拌罐结构设计

第一节 罐体的尺寸确定及结构选型

(一)筒体及封头型式

选择圆柱形筒体,采用标准椭圆形封头

(二)确定内筒体和封头的直径

发酵罐类设备长径比取值范围是1.7~2.5,综合考虑罐体长径比对搅拌功率、传热以及物料特性的影响选取H/Di?2.5

根据工艺要求,装料系数??0.7,罐体全容积V?9m3,罐体公称容积(操作时盛装物料的容积)Vg?V???9?0.7?6.3m3。

初算筒体直径

V??

4DiH?2?

4DiH Di

Di?34Vg??Di 即Di?4?6.3?1.66m 3.14?2.5?0.7

圆整到公称直径系列,去DN?1700mm。封头取与内筒体相同内经,封头直边高度h2?40mm,

(三)确定内筒体高度H

当DN?1700mm,h2?40mm时,查《化工设备机械基础》表16-6得封头的容积v?0.734m3